核酸提取是指從樣本中提取出DNA或RNA的過程，是進行PCR檢測等分子生物學實驗的前提步驟之一，在生命科學領(lǐng)域中有著廣泛的實踐意義。比如，在疾病診斷中，通過提取患者樣本中的核酸，可以進行病原體檢測，如新冠·病毒、流感病毒等的檢測，從而進行疾病的早期診斷和治療；在基因測序中，通過提取樣本中的DNA或RNA，可以進行全基因組測序、轉(zhuǎn)錄組測序等實驗，從而研究基因的結(jié)構(gòu)和功能，探究生命活動的本質(zhì)。在生物多樣性研究中，通過提取環(huán)境樣本中的DNA，可以進行環(huán)境DNA分析等實驗，從而研究環(huán)境中存在的各種生物的種類和數(shù)量，了解生物多樣性的分布和變化規(guī)律。
核酸提取的歷史與發(fā)展
核酸的發(fā)現(xiàn)可以追溯到1869年，瑞士生物化學家Friedrich Miescher從鮭魚精子中提取出一種未知物質(zhì)，后來被稱為“核酸"。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，20世紀40年代至50年代，科學家們對核酸結(jié)構(gòu)進行了深入研究，揭示出脫氧核糖核酸（DNA）的雙螺旋結(jié)構(gòu)及其在生物體內(nèi)的遺傳功能。而核酸提取技術(shù)的歷史可以追溯到20世紀早期，隨著時間的推移，科學家們通過不斷改進和嘗試，開發(fā)了更多可以提高核酸提取效率和準確性的技術(shù)。在20世紀60年代，人們開始使用硅膠柱層析法來提取DNA和RNA。這種方法利用硅膠柱對核酸進行分離和純化，是一種非常常用的方法。此外，還有一些其他的方法，如鹽析法、酚/氯仿法和商業(yè)化試劑盒等。隨著分子生物學的發(fā)展，核酸提取技術(shù)也得到了進一步的改進?，F(xiàn)在，我們可以使用自動化的核酸提取儀來大規(guī)模地提取DNA和RNA，并且可以使用PCR等技術(shù)來擴增和分析這些核酸。
核酸提取純化的要求
高純度：核酸提取后的樣品應該盡可能純凈，避免雜質(zhì)的干擾。高純度的核酸樣品可以提高下游實驗的準確性和可靠性。
高濃度：提取的核酸樣品應該具有足夠的濃度，以滿足下游實驗的需求。對于一些敏感的實驗，如PCR和測序等，需要較高濃度的核酸樣品才能獲得可靠的結(jié)果。
完整性：提取的核酸樣品應該具有足夠的完整性，避免在提取過程中發(fā)生降解和斷裂。完整的核酸樣品可以提高下游實驗的成功率和可靠性。
無污染：在核酸提取過程中，應該避免污染和交叉污染。特別是對于RNA的提取，應該避免RNase的污染，這可能會導致RNA的降解和破壞。
傳統(tǒng)核酸提取實驗原理
核酸提取實驗涉及到兩個基本原理：細胞裂解和核酸沉淀。細胞裂解是將DNA從細胞壁和細胞膜中釋放出來的過程，在此過程中，各種物理和化學手段如冰凍-破碎、酶解和離子交換等可以使細胞破裂，釋放出核酸；而核酸沉淀則是將DNA從其他雜質(zhì)中分離出來的過程。這里的關(guān)鍵技巧是利用離心機和酒精洗滌。離心機的高速旋轉(zhuǎn)讓細胞碎片沉積在管底，而酒精則幫助DNA在管壁上形成白色絮狀物，方便我們提取。
核酸提取類型
1.基因組DNA提取
2.總RNA提取
3.miRNA提取
4.質(zhì)粒抽提
5.cfDNA提取
6.cfRNA提取
傳統(tǒng)核酸提取步驟
樣品的采集：根據(jù)實驗的需要，采集適當?shù)臉悠?，如細胞、組織、血液、尿液等。
細胞裂解：將樣品進行細胞裂解，以釋放核酸。不同的樣品需要不同的破碎方法，如超聲波、機械切割、化學裂解等。
核酸的沉淀：通過加入鹽、酒精等試劑，使核酸從上清液中沉淀下來。不同的試劑可以選擇不同的沉淀方法，如鹽沉淀、乙醇沉淀等。
核酸的洗滌：將沉淀的核酸進行洗滌，以去除雜質(zhì)和殘留試劑。洗滌方法可以選擇酒精洗滌、鹽水洗滌等。
核酸的溶解：將洗滌后的核酸樣品進行溶解，以獲得高濃度的核酸溶液。不同的核酸需要不同的溶解方法，如用TE緩沖液溶解DNA，用RNase-free水溶解RNA等。
核酸的質(zhì)量檢測：使用核酸電泳、比色法、分光光度法等方法對核酸樣品進行質(zhì)量檢測，以確定核酸的純度、完整性和濃度。
不同類型的RNA和DNA可能需要不同的提取方案和試劑盒，因此在進行核酸提取時需要根據(jù)實驗設(shè)計和研究目的選擇適當?shù)姆椒ê驮噭┖小?/span>
核酸提取方法
從核酸提取技術(shù)的發(fā)展歷程來看，核酸提取主要經(jīng)歷了四個發(fā)展階段，涉及的提取技術(shù)分別為：有機溶劑法、硅膠膜離心柱提取法、磁珠法和自動化工作系統(tǒng)提取法。提取的模式也從單一樣本類型逐步發(fā)展至多樣本統(tǒng)一核酸提取類型，逐步實現(xiàn)高效、便捷、準確地完成整個核酸提取過程。
其中，硅膠膜離心柱提取法、磁珠法是當今市場上主流的提取方法。
硅膠膜離心柱提取法的原理是：對核酸有較強的親和力和吸附力的硅載體特異地吸附核酸，沒有被吸附的蛋白質(zhì)、多糖、脂類等其他生化成份在離心時被甩出柱子，剩下吸附在特異載體上的核酸，用洗脫液洗脫、分離，便得到純化的核酸。這種方法成本較低，但提取質(zhì)量較好，比傳統(tǒng)的酚氯法提取的純度高，有利于RNA保護，而且能進行微量操作。
磁珠法的原理是：利用磁性珠子與核酸的親和力，將核酸特異性地結(jié)合到磁珠表面，然后通過磁場的作用將核酸-磁珠復合物分離出來，最后用水或緩沖液將核酸洗脫下來。近年來，磁珠材料的改進和多種化學修飾的引入，使得磁珠法核酸提取試劑盒具有更高的靈敏度、選擇性和穩(wěn)定性。另外，磁珠法可以與自動化設(shè)備配合使用，目前市場上已經(jīng)有多種自動化核酸提取儀器和系統(tǒng)，可以實現(xiàn)高通量、高效率的核酸提取和純化。
下游應用：
磁珠法核酸提取試劑盒和硅膠膜離心柱提取試劑盒的下游應用可以包括：
PCR擴增：從提取的DNA或RNA中擴增感興趣的片段，用于分析基因型、表達水平、突變等信息。
實時熒光定量PCR：用于定量檢測DNA或RNA的含量，可以用于細胞數(shù)量、病毒載量、基因表達等的定量分析。
基因測序：從提取的DNA或RNA中進行測序，用于分析基因序列、尋找突變等。
蛋白質(zhì)研究：從提取的DNA或RNA中合成蛋白質(zhì)，用于研究蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、功能等。
分子標記標記物檢測：用于檢測特定基因或序列，例如用于病原體檢測、遺傳疾病檢測等。
這些下游應用可以幫助我們更深入地研究生物樣本中的DNA或RNA，并揭示它們在生物學、醫(yī)學等領(lǐng)域中的重要作用。
